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如何提高RS-485接口芯片可靠性和通用性

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-02-17  浏览次数:1017

  1. 雷击和静电冲击:

  RS-485接口芯片在使用.焊接或设备运输途中都有可能受到静电的冲击而损坏。在传输线架设于户外的使用场合,接口芯片乃至整个系统还有可能遭受到雷击。

  波仕电子选用抗静电及雷击保护的芯片可有效避免此类损失,所有产品均内置600W雷击,及1500V静电保护。 如果单纯因为现场环境,内部干扰及电位差比较大,建议选用波仕电子RS-232光电隔离器系列产品及RS-485光隔中继器,而且波仕电子RS-232,RS-485,RS-422,USB浪涌保护器(L232,L485,L422,LY-USB),可以吸收功率1500W的瞬间浪涌电流。

  2. 限斜率驱动

  由于信号在传输过程中会产生电磁干扰和终端反射,使有效信号在传输线上相互叠加,严重时会使通信无法正常进行。 为解决这个问题,在芯片的驱动器设计成限斜率方式,使输出信号边沿不要过陡,以便不在传输线上产生过多的高频分量,从而有效的遏制干扰的产生。

  3故障保护

  故障保护技术是近两年产生的,一些新的RS-485芯片都采用了此项技术,如波仕的232转485转换器。什么是故障保护,为什么要有故障保护,如果没有故障保护会产品什么后果?

  众所周知,RS-485接口采用的是一种差分传输方式,各节点之间的通信都是通过一对(半双工)双绞线作为传输介质的。根据RS-485的标准规定,接收器的接受灵敏度为正负200mV,即接收端的差分电压大于等于正200mV时,接收器输出为高电平;小雨等于负200mV时,接收器输出为低电平;介于正负200mV之间时,接收器输出为不确定状态。在总线空闲即传输线上所有节点都为接收状态,以及在传输线开路或短路故障时,若不采取特殊措施,则接收器可能输出高电平也可能输出低电平。一旦某个节点的接收器产生低电平就会使串行接收器找不到起始位,从而引起通信异常。解决此类问题的方法可以从以下两个方面来考虑:

  硬件方面:使用带故障保护的芯片,它会在总线开路,短路和空闲情况下,使接收器的输出为高电平。确保总线空闲,短路时接收器输出高电平是由改变接收器输入门限来实现的。例如波仕产品芯片输入灵敏度为-50mV/-200mV,即差分接收器输入电压大于等于-50mV时,接收器输出逻辑高电平;如果小于等于-200mV,即输出逻辑低电平。当接收器输入端总线短路或总线上所有发送器被禁止时,接收器差分端为0V,从而使接收器输出高电平。从而达到故障保护的目的。

  4.光电隔离

  在某些工业控制领域,由于现场情况十分复杂,各个节点之间存在很高的共模电压。虽然RS-485接口采用的是差分传输方式,具有一定的抗共模干扰的能力,但当共模电压超过RS-485接收器的极限接收电压,即大于+12V或小于-7V时,接收器就再也无法正常工作了,严重时甚至会烧毁芯片和仪器设备。

  解决此类问题的方法是通过DC-DC将系统电源盒RS-485接收器的电源隔离;通过光耦将信号隔离,彻底消除共模电压的影响。实现此方案的途径可分为:

  用光耦,带隔离的DC-DC,RS-485芯片构筑电路;

  使用二次集成芯片

  5. 通信速率两边不一致

  RS-232/RS-485通信,要求通信的双方波特率等通信格式一样才可以通信成功。 可是在许多情况下,两种不同格式比如不同波特率的串口也要相互通信,这就必须进行串口波特率等格式的转换。

  波仕电子根据客户此要求,特推出 RS-232/RS-485波特率转换器 (BTL232)。

  波仕电子的BTL232型号RS-232/RS-485波特率转换器用于实现不同波特率的串口的通信转换。BTL232可以实现RS-232和RS-485的不同波特率之间的通信。并且是是世界上最小的串口波特率转换器。

  波仕电子的BTL232的两边的串口可以分别独立设置波特率,见下表。0-断开,1-短路。

  注意每次更改跳线新设置波特率后必须重新加电源才能生效。

  6.RS-485信号线接地问题

  在RS-485通信网络中一般采用的是主从通信方式,即一个主机带多个从机。很多情况下,链接RS-485通信链路时只是简单的用一对双绞线将各个接口的A,B端接起来,而忽略了信号地的链接,虽然很多场合可以正常工作,却带来了很大的隐患,这有两个原因:

  (1)共模干扰问题:收发器有一定的共模电压范围,RS-485收发器共模电压范围为-7到+12V,当网络**模电压超出此范围时就会影响通信的稳定,甚至损坏接口。

  (2)EMI问题:发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路,如没有一个低阻的返回通道(信号地),就会以辐射的形式返回源端,整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。

  以上主要介绍在不同场合如何选择合适的RS-485接口芯片,以及可能碰到的有关问题的解决方法,从而避免通信异常。至于其他诸如终端匹配,传输线的选择和屏蔽,通信速率的选择等,在一些相关资料中都等找到答案,这里就不在介绍了。

 
 
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